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1、牛顿运动定律一课前自主回顾知识点1：从亚里士多德到伽利略1亚里士多德的观点亚里士多德把地面上的运动分为天然运动和受迫运动两类，他认为天然运动不需要力的维持，如气、火等轻的东西向上运动，重的东西向下运动；受迫运动需要力的维持，如拉动水平面上的桌子和推动桌子上的书，有外力推它，才能运动，外力消失，受迫运动也就停止。2伽利略的观点在地面上运动的物体之所以会停下来，是因为摩擦力的缘故。3. 伽利略对运动和力的关系的研究(1)理想实验：如图所示，让小球沿一个斜面从静止状态开始滚下，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度，减小右斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它要滚得
2、远些，继续减小右斜面的倾角，球达到同一高度时就会运动的更远。于是他想到：若将右斜面放平，小球将会永远运动下去。 (2)实验结论：力不是维持物体运动的原因。【例1】伽利略的理想斜面实验说明()A可以不必具体做实验，只通过抽象分析就能得出结论B亚里士多德的运动和力的关系是错误的C力是维持物体运动的原因D力是改变物体运动状态的原因知识点2：牛顿第一定律1牛顿第一定律的内容一切物体总保持 状态或 状态，直到有 迫使它改变这种状态为止。2惯性的概念物体本身要保持 不变的性质。【注意】：1. 如何理解牛顿第一定律？(1)明确了惯性的概念：定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，揭示了物
3、体所具有的一个重要的属性惯性，即物体有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。(2)确定了力的含义：定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种状态为止”，实际上是力的定义，即力是改变物体运动状态的原因，并不是维持物体运动的原因，这一点要切实理解。(3)定性揭示了力和运动的关系：牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律，它描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体所受合外力为零时，其效果跟不受外力的作用相同。因此，我们可以把“不受外力作用”理解为“合外力为零”。(4)牛顿第一定律不是实验定律，
4、它是在理想实验的基础上总结出来的。2对惯性的理解(1)惯性是物体本身的固有属性，一切物体都有惯性。(2)物体的惯性是由物体的 决定的， 是物体惯性大小的唯一量度。(3)惯性的表现形式：物体在不受外力或所受合外力为零的情况，惯性表现为保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体保持静止，原来运动的物体以原来的速度继续运动下去。物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度。物体的质量越大，惯性越大，运动状态越难改变；物体的质量越小，惯性越小，运动状态越易改变。(4)惯性不是力，惯性是物体保持原来运动状态的性质，是物体本身的属性，而力是物体对物体的相互作用。【例2】关于牛顿第一定律，下列说法中正
5、确的是()A牛顿第一定律是实验定律B牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C惯性定律与惯性的实质是相同的D物体的运动不需要力来维持【例3】关于惯性，下列说法中正确的是()A物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B速度越大的物体惯性越大C已知月球上的重力加速度是地球上的1/6，故一个物体从地球移到月球惯性减小为1/6D质量越大的物体惯性越大【例4】如图所示，在一辆表面光滑的足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球(m1m2)，两个小球原来随车一起运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，则两个小球() A一定相碰B一定不相碰C不一定相碰 D无法确定知识点3：牛顿第二定律1. 牛顿第二定律的
6、内容物体的加速度跟所受的合力成 ，跟物体的质量成 ，加速度的方向跟 方向相同。2. 牛顿第二定律的表达式： (1)公式中的F为物体所受外力的合力，即合外力，而不是物体受到的某一个力或某个力的分力。(2)公式中的a为物体实际运动的加速度，即合加速度。【注意】：如何理解牛顿第二定律？矢量性公式Fma是矢量式，式中F和a都是矢量，且它们在任何时刻方向都相同，当F方向变化时，a的方向同时变化瞬时性牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系，a为某一时刻的加速度，F为该时刻物体所受的合外力同一性有两层意思：一是指加速度a相对同一惯性系(一般指地球)，二是指Fma中F、m、a必须对应同一
7、物体或同一个系统独立性作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度在各个方向上的分量关系也遵从牛顿第二定律，即：Fxmax，Fymay相对性物体的加速度必须是对相对于地球静止或匀速直线运动的参考系而言的【例5】关于速度、加速度、合力的关系，下列说法中错误的是()A原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度B加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同C在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的D合力变小，物体的速度一定变小【例5】图中小球m处于
8、静止状态，弹簧与竖直方向的夹角为，烧断BO绳的瞬间，试求小球m的加速度的大小和方向。 思路点拨求解该题可按如下思路分析：【例6】一个质量为20 kg的物体，从斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面与水平面间的夹角为37。求物体从斜面下滑过程中的加速度。(g取10 m/s2)知识点4：牛顿第三定律1牛顿第三定律的内容两个物体之间的作用力(F)和反作用力(F)总是大小相等、方向 ，且作用在 。2牛顿第三定律的表达式FF，其中F、F分别表示作用力与反作用力，“负号”表示作用力与反作用力的方向相反。【注意】：1对牛顿第三定律的进一步理解理解牛顿第三定律的关键是理解作用力与反
9、作用力的关系。其关系如下：(1)同时性：作用力和反作用力总是同时产生，同时变化，同时消失，没有先后之分。不能认为先有作用力，后有反作用力。(2)同性质：作用力和反作用力一定是性质相同的力，如作用力是弹力，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力。(3)独立性：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，在两个物体上各自产生作用效果，这两个作用效果不能相互抵消。(4)反向性：作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，这反映了力的矢量性，也反映了力的作用是相互的。2作用力和反作用力跟平衡力的区别与联系一对平衡力一对作用力和反作用力不同点作用在同一个物体上分别作用在两个相互作
10、用的物体上力的性质不一定相同两个力的性质一定相同不一定同时产生、同时消失、同时变化相互依存，不会单独存在，一定同时产生、同时消失、同时变化两个力的作用效果相互抵消各有各的作用效果，不能相互抵消【例7】关于两物体间的相互作用，下列说法中正确的是()A马拉车时，只有马对车的拉力大于车对马的拉力时才能前进B物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的10倍，所以A作用于B的力大于B作用于A的力C轮船的螺旋桨旋转时向后推水，水同时给螺旋桨一个作用力D发射火箭时，燃料点燃后，喷出的气体给空气一个作用力，空气施加的反作用力推动火箭前进【例8】如图所示，吊于电梯天花板上的物体处于静止状态，下列说法中正确的是(
11、)A绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是作用力与反作用力B物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力 C物体的重力与绳对物体的拉力是作用力与反作用力D物体的重力的反作用力作用在绳上【例9】一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g，g为重力加速度。人对电梯底部的压力大小为()A.mgB2mgCmg D.mg知识点5：超重和失重超重和失重的概念(1)超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受重力的现象。(2)失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受重力的现象。(3)完全失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 的现象。【注意】：(1)物体处于超重或失重状态时，物
12、体对支持物的压力(或对悬挂物拉力)的大小与物体的重力大小不相等，但物体所受的重力并没有发生变化。(2)物体处于超重或失重状态，与物体的速度大小、速度方向无关，只取决于物体的加速度方向：加速度方向 则超重，加速度方向 则失重。(3)如果物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量，即ay0，就存在超重、失重现象。当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态。当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态。(4)在完全失重状态下，通常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。【例10】关
13、于超重和失重现象，下列说法正确的是()A超重就是物体所受的重力增加了B失重就是物体所受的重力减小了C完全失重就是物体一点重力都不受了D无论超重还是失重，物体所受重力都是不变的【例11】一质量为m40 kg的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从t0时刻由静止开始上升，在0到6 s内体重计示数F的变化 如图所示。试问在这段时间内电梯上升的高度是多少。(取重力加速度g10 m/s2) 二重点知识题型总结。（一）. 探究加速度与力、质量的关系一、实验目的探究加速度与力、质量的关系。二、实验原理1影响物体加速度的因素物体质量相同时，受到的合外力越大，加速度越大；受到的合外力越小，加速度越小。物体所受合外力一
14、定时，质量大的物体加速度小，质量小的物体加速度大。2F与a的求法F的求法：小车质量越大，则小车所受拉力越接近砝码的重力。a的求法：在小车上连接纸带，利用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况，通过测量纸带上的点迹求出加速度的大小。3探究法 加速度a和质量m、外力F都有关系。先保持 不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持 不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。这种先控制某些参量不变，研究另两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法。三、实验器材砝码，一端有定滑轮的长木板，细绳，纸带，导线，夹子，小盘， ，小车， ， ， 。四、实验步骤
15、(1)用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。(2)按图 所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。 (3)把 ，以平衡摩擦力。(4)将小盘通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘的重力m0g。(5)保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量重复步骤(4)多做几次实验。每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带。(6)保持小车所受合力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。(7)继续在小车上加放砝码，重
16、复步骤(6)，多做几次实验，并记录好相应纸带。五、数据处理(1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(ms2)小车受力F/N1234由以上数据画出它的aF关系图像如图322所示。通过aF关系图像，我们可以得出 。(2)把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中： 图322实验次数加速度a/(ms2)小车质量M/kg1234由以上数据画出它的aM图像及a图像，如图甲、乙所示。通过aM和a关系图像，我们可以得出 。六、注意事项(1)平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。(2)
17、实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。(3)各纸带上的加速度都应是该纸带上的平均加速度。(4)作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能地对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。(5)小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放手。七、误差分析(1)质量的测量、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量、细绳或纸带不与木板平行等都会造成误差。(2)因实验原理不完善造成误差。本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差。小盘及
18、砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小。(3)平衡摩擦力不准造成误差。【例一】：“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。打点计时器打点的时间间隔为0.02 s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a_m/s2。(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表
19、：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据在图中作出aF的关系图像。 (3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点。请说明主要原因。（二）.牛顿运动定律的应用 专题一. 已知受力情况求运动状况1）.基本思路2）解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图。(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动学量任意时刻的位移和速度，以
20、及运动轨迹等。3）应注意的问题(1)正确的受力分析是解答本类题目的关键。(2)若物体受两个力作用，用合成法求加速度往往要简便一些；若物体受三个或三个以上力作用时，要正确应用正交分解法求加速度。【例一】：如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连。设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是()A向右做加速运动 B向右做减速运动C向左做加速运动 D向左做减速运动【例二】：如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停
21、止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是()A小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C从小球接触弹簧到最低点的过程，小球的速度先增大后减小D从小球接触弹簧到最低点的过程，小球的加速度先减小后增大专题二. 已知运动情况求受力状况1）.基本思路2）解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图。(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。3）应注意的问题(1)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外
22、力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。(2)题目中所求的力可能是合力，也可能是某一特定的力，均要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求分力。【例一】：质量为12.5 t的电车，由静止开始做匀加速直线运动，经过8 s速度达到14.4 km/h，电车所受阻力为2.5103 N，求电车的牵引力大小。专题三.牛顿运动定律在连接体问题中的运用(1)两个或两个以上的物体相互连接参与运动的系统称为连接体，与连接体有关的问题被称为连接体问题。(2)整体法适用于系统中各部分物体的加速度大小和方向相同的情况。隔离法对于系统中各部分物体的加速度大小、方向相同或不相同的情况均适用。(3)当连接体的各部
23、分加速度相同时，求加速度或合力，优先考虑“整体法”，如果还要求物体之间的作用力，再用“隔离法”。如果连接体中各部分加速度不同，一般选用“隔离法”。在实际应用中，应根据具体情况，灵活交替使用这两种方法，不应拘泥于固定的模式。常用的方法如下：先整体后隔离；先隔离后整体。【例一】：如图32所示，两个用细线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为m1和m2。拉力F1和F2方向相反，与细线在同一水平直线上，且F1F2。试求在两个物块运动过程中细线的拉力T。专题四牛顿运动定律与图像问题(1)求解该类问题的思路是根据题目中给出的物理过程，利用图像分析研究对象的受力特点和运动性质，并利用牛顿运动定律求解。(2
24、)动力学中常见的图像有vt图像、at图像、Ft图像、Fa图像等。(3)利用图像分析问题时，关键是看清图像的纵、横坐标轴表示的物理量，弄清图像中斜率、截距、交点、转折点、面积等的物理意义。【例一】：放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系分别如图甲、乙所示。取重力加速度g10 m/s2，由此两图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为()Am0.5 kg，0.4Bm1.5 kg，Cm0.5 kg，0.2 Dm1 kg，0.2专题五牛顿第二定律的瞬时性问题(1)两种基本模型：刚性绳(或接触面)：认为是一种不发生明显形变
25、就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时间。一般题目中所给细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理。弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的。(2)做变加速运动的物体，加速度时刻在变化(大小变化或方向变化或大小、方向都变化)，与某一时刻所对应的加速度叫瞬时加速度。由牛顿第二定律知，加速度是由合外力决定的，即有什么样的合外力就有什么样的加速度相对应。当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力随时间变化时，加速度也随时间改变，且瞬时力决定瞬时加速度，可见，确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时
26、作用力。【例一】：如图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有() Aa10，a2gBa1g，a2gCa10，a2g Da1g，a2g【例二】：“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图19所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g。据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为()Ag B2gC3g
27、D4g三：课后强化训练1.一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间关系的图象是2.如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力为FN分别为（重力加速度为g）A T=m(gsin+ acos) ，FN= m(gcos- asin)B T=m(gsin+ acos) ，FN= m(gsin- a
28、cos)C T=m(acos- gsin) ，FN= m(gcos+ asin)D T=m(asin- gcos) ，FN= m(gsin+ acos)3.如图甲所示，静止在水平地面的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则()At2t3时间内物块做减速运动Bt2时刻物块A的加速度最大Ct2时刻后物块A做反向运动Dt3时刻物块A的动能最大4.如图26所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是()A在上升和下降过程中A物体对B物体的压力一定为零B上升过程中A物体对B物体的压力大于
29、A物体受到的重力C下降过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力D在上升和下降过程中A物体对B物体的压力等于A物体受到的重力5.如图所示，质量分别为M和m的物块由相同的材料制成，且Mm，将它们用通过轻而光滑的定滑轮的细线连接。如果按图甲装置在水平桌面上，两物块刚好做匀速运动。如果互换两物块按图乙装置在同一水平桌面上，它们的共同加速度大小为()A.g B.gC.g D上述均不对6.如图所示，一物体m从某曲面上的Q点自由滑下，通过一粗糙的静止传送带后，落到地面P点。若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带也随之运动，再把该物体放在Q点自由下滑，则() 图3A它仍落在P点 B它将落在P点左
30、方C它将落在P点右方 D无法确定落点7.如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速度为零)，用t1、t2、t3依次表示各滑环达到d点所用的时间，则()At1t2t3Bt1t2t3Ct3t1t2Dt1t2t3 8.如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力，缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止。撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则 A撤去F后
31、，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动 B撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为 C物体做匀减速运动的时间为2 D物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为9.摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米电梯的简化模型如图1所示考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的，已知电梯在t=0时由静止开始上升，at图像如图2所示电梯总质量m=2.0103kg忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；（2）类比是一种常用的研究方法对于直线运动，教科书中讲解了由t图像求位移的方法请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示at图像，求电梯在第1s内的速度改变量1和第2s末的速率2；（3）求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P；再求在011s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W图1电梯拉力a/ms-1 1.0 0 -1.0 1 2 10 11 30 31 30 41 图2t/s 32 10某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角30，传送带两端A、B之间的长度L10 m，传送带以v5 m/s的恒定速度向上运动。在传送带底端A轻轻放上一质量m5 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数。求货物从A端运送到B端所需的时间。(取g10 m/s2)